JPH0622258B2 - ウエハ表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ウエハ表面検査装置に関し、詳しくは、カ
セットに収納されたウエハに異物を落下させないような
状態でカセットを交換できるようなウエハ表面検査装置
に関する。

［従来の技術］ この種の従来技術としては、ウエハを収納したカセット
から一枚一枚のウエハをローダに設けられたハンドリン
グアームで取り出して位置決めステージへ置き、ここで
ウエハ載置台の中心に一致するようにウエハを位置決め
し、検査するウエハ表面検査装置が知られている。

このようなウエハ表面検査装置では、多くのウエハを連
続的に検査するためにローダ側のカセットとアンローダ
側のカセットとを含む複数のカセットが設けられてい
て、通常、これら複数のカセットは、一方向に一列配置
されている。

これらカセットのうち、カセットに収納されたウエハが
すべて検査されて空になったときに、又は検査済みのウ
エハを収納する専用のアンローダ側カセットに検査済み
ウエハが一杯になったときにこれらカセットが新しいも
のと交換される。

なお、ウエハ表面検査装置では、ウエハの傷とか異物の
付着状態等を検査する関係から異物の発生を極力嫌う。

［解決しようとする問題点］ 前記のようにカセットを複数一列に配置する場合には、
配列方向に装置全体の幅が大きくならざるを得ない。し
かも、複数のカセットを装置と直角方向に一列に配列す
ると奥のカセットを交換する場合に、前にあるカセット
に収納されたウエハに異物を落下させる危険性がある。

一方、前面に複数のカセットを一列に配列すると、各カ
セットの交換はし易いが、一列の各カセットの間を移動
する比較的長い直線的な移動機構が必要となって異物が
発生し易く、しかも装置が横方向に大きくならざるを得
ない。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、カセット交換に際して、他のカセットに影
響を与えずにカセット交換ができ、かつ小型で異物発生
の少ないウエハ表面検査装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明のウエハ表面
検査装置における手段は、カセットからウエハを取出し
又はカセットにウエハを装填するアームを有するウエハ
ハンドリング機構と、このウエハハンドリング機構を挾
んで左右両側にそれぞれ配置され、アームによりウエハ
が取出され又はアームによりウエハが装填される交換可
能な２つのカセットと、装置の操作前面よりウエハハン
ドリング機構を挾んで奥側に配置され、アームから検査
すべきウエハを受け、検査が終了したウエハがアームに
より取出される表面状態測定部とを備えていて、アーム
が各カセットと表面状態測定部との間で回動するもので
ある。

そして、この回動アームは、回転テーブルに回動軸が回
動可能に支持され回動する第１のアームとこの第１のア
ームの先端側で前記回動軸より上側で回動可能に支持さ
れた第２のアームとを有していて、第２のアームの第１
のアームに支持されている側と反対側にはウエハを吸着
保持する保持部が設けられ、第２のアームが第１のアー
ムの２倍の回動角で回動し、第２のアームが第１のアー
ム側に折り畳まれたときに取出されたウエハの中心が第
１のアームの回動軸の上側になる長さに第２のアームの
長さが選択され、折り畳まれた状態で回転テーブルが回
動することにより回動アームが第１のカセット、第２の
カセットおよび表面状態測定部のいずれか一方に対する
ウエハの取出あるいは装填の位置からいずれか他方に対
するウエハの取出あるいは装填の位置へと移動するもの
である。

［作用］ このように、第１および第２のアームからなる折畳み回
動アームが回転テーブルに載置されて回動するので、ウ
エハを中心部に回転アームの回転軸の上側で保持し、こ
の状態で回転させるだけでカセットや表面状態測定部等
の他のステージの取出あるいは装填に対応させることが
でき、周囲に配置するカセット等のステージは、折り畳
んだアームの回動半径に対応してその周囲に最小スペー
スで配置することができる。

その結果、極めて小型な装置が実現できる。

しかも、２倍角で回動する関節アームと回転テーブルを
用いているので、カセットや表面状態測定部からウエハ
を取り出すときあるいは装填するときに、回転動作だけ
で済むので、異物や発塵の発生が極めて少ない。

さらに、カセットを左右に配置して、ウエハ表面検査装
置側をこれらカセットの中央奥に配置することにより、
左右のカセットの交換の際には、相互干渉することな
く、交換できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明を適用したウエハ表面検査装置の一
実施例の平面概要図であり、第２図は、ハンドリング装
置を中心とする縦断面概要図、第３図は、表面状態測定
ユニットのウエハ載置機構を中心とする側面図、第４図
は、その中心位置決め機構を説明するためのウエハ載置
機構の平面図である。

第１図において、１は、ウエハ表面検査装置３０の装置
のほぼ中央部に配置されたウエハハンドリング機構であ
って、カセットからウエハを取出し、カセットにウエハ
を装填する２つの回転アーム８，９を有している。

ウエハハンドリング機構１の外側周囲には、３つのカセ
ット３，４，５が装置テーブル（図示せず）に交換可能
に装着されていて、これらは、ウエハ表面検査装置３０
の前面側及び左右両側に位置している。

装置前面から見て、ウエハハンドリング機構１を挾んで
奥側には、表面状態測定ユニット６が配置されていて、
カセット３には、検査前の複数のウエハ７が所定間隔で
上下方向に積上げられて収納され、これがローダ側のカ
セットとなっている。また、カセット４及びカセット５
は、それぞれ最初は空となっていて検査済みのウエハ７
を収納するアンローダ側のカセットとなっている。そし
て、これらのいずれか一方が検査の結果合格となったウ
エハ７を収納するカセットとされ、他方が検査の結果不
合格となったウエハ７を収納するカセットとされる。

ここで、ウエハハンドリング機構１によりローダ側のカ
セットから取出されたウエハ７は、表面状態測定ユニッ
ト６に挿着され、検査済みのウエハ７が表面状態測定ユ
ニット６から取出されて、検査結果に応じて指定された
アンローダカセットであるカセット４又は５へと装填さ
れる。そして、これらのアンローダカセット４，５に収
納されるウエハ７が一杯になると、カセット４，５は、
装置のテーブルから取外されて新しい空のアンローダカ
セットが装置される。同様に、ローダ側のカセット３に
おいても、それが空になったときには、取外されて、新
しく検査すべきウエハ７を収納したカセットと交換され
る。

なお、どれをローダカセットとして、どれをアンローダ
カセットと割り当てるか、また、どのアンローダカセッ
トを合格とし、どのアンローダカセットを不合格とする
かは、装置側であらかじめ設定でき、ローダカセットの
うち、そのウエハの検査がすべて終了して空となったカ
セットをアンローダ側に指定することも可能である。こ
れらは、装置に搭載されたマイクロプロセッサとその制
御プログラムとにより行われ、その設定は、例えば、オ
ペレータがキーボードを介して入力する情報により指定
される。

ウエハハンドリング機構１の２本の回転アーム８，９
は、同心円状に配置された回動軸１０に固定されてい
て、回動軸１０は、第２図に見るように、ターンテーブ
ル１１に回動できるように固定され、このターンテーブ
ル１１が回転することにより回転するが、さらに、それ
自体が回動することで回転するとともに回動する。

回動軸１０は、下部の外側に配置された外筒軸１０ａと
この外筒軸１０ａの内側に配置されていて外筒軸１０ａ
を貫通し、その上部に突出した中軸１０ｂとからなり、
外筒軸１０ａの上面には回転アーム９が固定され、これ
が回転アーム９の駆動軸となっている。また、外筒軸１
０ａから突出した中軸１０ｂの軸部分には回転アーム８
が固定されていて、これが回転アーム８の駆動軸となっ
ている。したがって、これら回転アーム８，９は独立に
回動する。

これら回転アーム８，９は、それぞれヒンジシャフト２
ｃによりリンク結合された第１アーム２ａと第２アーム
２ｂとからなり、第２アーム２ｂは、第１アーム２ａの
先端側において回動可能となっている。

第２アーム２ｂの先端側には、ウエハを吸着して保持す
る吸着チャック孔２（第１図参照）が設けられていて、
第２アーム２ｂは、第１アーム２ａより短く、回転アー
ム９に見るように畳み込まれた状態にあるときには、吸
着チャック孔２が回動軸１０に隣接する状態となる。ま
た、延びた状態を示す回転アーム８に見るように、最も
延びたときには、カセットの中心より少し手前に吸着チ
ャック孔２が位置付けられるようになっている。

ウエハ７をカセットから取出すときは、１つのアームが
前記回転アーム９に示す姿勢から前記回転アーム８に示
す姿勢となり、ウエハ７を吸着して再び回転アーム９に
示す状態に戻る。その結果、ウエハ７がカセットから回
転しながら取出されることになる。また、ウエハ７がカ
セットに装填されるときには、ウエハ７を吸着した状態
で１つのアームが前記回転アーム９に示す姿勢から前記
回転アーム８に示す姿勢となり、ここで、吸着したウエ
ハ７の吸着が解除されて、ウエハ７がカセットに残さ
れ、再び回転アーム９に示す状態となる。その結果、ウ
エハ７がカセットに回転しながら収納されることにな
る。なお、第２図に見るように、第２アーム２ｂは、回
動軸１０の上部に位置しているので、ウエハ７が第２ア
ーム２ｂに吸着保持されているときには、ウエハ７は回
動軸１０の上部より上になる。

このような制御を行うために、第１アーム２ａと第２ア
ーム２ｂとは内部でプーリとタイミングベルトにより結
合されていて、第２アーム２ｂの回転角が第１アーム２
ａの回転角θの倍（＝２θ）になるように設定されてい
る。なお、このように第１アーム２ａに対して第２アー
ム２ｂが倍の角度をもって第１アーム２ａの先端で連動
して回動することにより第２アーム２ｂの先端側は直線
上を進退することになる。

第２図は、この機構を含むウエハハンドリング機構１の
全体的な図であって、アンローダ側のカセット５が図面
裏側に位置し、アンローダ側のカセット４が図面右側に
位置して、ローダ側のカセット３が図面手前側にある。
そして、表面状態測定ユニット６が図面左上部に位置し
ている。

ウエハハンドリング機構１は、ターンテーブル１１が上
下移動機構１２のブラケット１２ａに固定されていて、
ブラケット１２ａがボールねじ送り機構１２ｂのボール
ナット部分に結合されて上下移動して、カセットに収納
されているウエハのうち下側のウエハ７から順次ウエハ
を取出す。なお、カセットにウエハ７を収納するときに
は逆になる。

図中、１２ｃは、ボールねじ部分であって、パルスモー
タ１３により駆動される。

ターンテーブル１１は、下側に２つのパルスモータ１
４，１５を搭載していて、パルスモータ１４が外筒軸１
０ａを回転駆動し、パルスモータ１５が中軸１０ｂを回
転駆動する。また、外筒軸１０ａ及び中軸１０ｂの回動
を２倍にして第２アーム２ｂ側に伝達するために、これ
ら回動軸にプーリ１７，１８が固設されていて、これら
プーリ１７，１８を回動させて、プーリ１７，１８にか
けられたタイミングベルト１７ａ，１８ａにより第２ア
ーム回動用のプーリ（回転アーム８側のプーリをプーリ
１９として示す。回転アーム９側のプーリは図示せず）
を介してヒンジシャフト２ｃを回動させ、もって第２ア
ーム２ｂを回動させるものである。

ここで、カセット３，４，５又は表面状態測定ユニット
６に対する各回転アーム８及び９の位置付けは、ターン
テーブル１１をパルスモータ（図示せず）により回転さ
せることで行われる。

ところで、第１図に見る表面状態測定ユニット６におけ
るウエハ載置機構２６の回転テーブル２８の中心（第３
図参照）と各カセット３，４，５のウエハ７がセットさ
れたときの中心を第１図では＋符号で示しているが、こ
れら＋で示す中心位置は、回動軸１０の中心から等距離
にあって、回転アーム８，９が走査（又は位置決め）す
る同一外周に位置付けられている。

表面状態測定ユニット６のウエハ載置機構２６は、第３
図に見るように、直線往復移動機構に載置されていて、
第１図に示す位置から奥にある表面検査位置（第３図の
図示する位置）まで移動する。

第１図に見るこのウエハ載置機構２６は、Ｘ方向移動機
構２０の上に支持台２１を介して固定されていて、支持
台２１は、Ｘテーブル２２の内部に配置されたボールス
クリュー機構のボールナット部２３に結合されている。
スクリュー２４は、ステッピングモータ２５により駆動
されて、支持台２１をＸ方向に直線移動させて、ウエハ
載置機構２６をローダ／アンローダ側（図面左端）から
検査位置（図示する位置）まで移動させる。そして検査
位置では、その上部に配置された光学観測系（図示せ
ず）により、ウエハ載置機構２６の回転テーブル２８上
に吸着されたウエハ７を回転させ状態で螺旋スキャンし
て表面検査が行われる。

第４図は、ウエハ載置機構２６の中心位置決め機構を説
明するものあって、２８は、その回転テーブルであっ
て、回転テーブル２８の外側周囲にはリング状のプレー
ト２９（以下リングプレート２９）が設けられていて、
このリングプレート２９には、円形に配置された７個の
回動アーム３１，３１，・・・・が均等な角度（約５
１．４度）で配置され、中央部に配置された円筒支持体
３０に嵌合して固定されている。前記回転テーブル２８
は、この円筒支持体３０の内部の空間を貫通して回転で
きるように配置されている。

各回動アーム３１は、回転テーブル２８の中心に向かっ
て連動して回動し、各回動アーム３１の回動中心となる
軸３１ｂとローラ３１ａの接触面までの距離が等しくな
っている。その結果、各回転アーム３１のローラ３１ａ
は、相互に虹彩絞りと同様な動作をする。

ここで、円形に配置された各回動アーム３１の円の中心
と回転テーブル２８の中心とは一致している。

なお、リングプレート２９は、第３図に見るように、回
転テーブル２８の外側でかつ下側に位置していて、回動
アーム３１の先端側に起立して設けられるローラ３１ａ
の側面が回転テーブル２８に載置されるウエハ７に対し
てその周囲に当接される位置まで回転テーブル２８に対
して後退した位置にある。

また、回転テーブル２８の表面には、多数の孔が設けら
れていて、この孔を介してウエハ７が吸着され、保持さ
れる。

なお、この実施例ように中心位置決め機構を表面状態測
定ユニット６の内部に回転テーブルと一体的に設けれ
ば、外部に中心位置決め装置が不要となるので、中央に
ウエハハンドリング機構を配置するのみで済むためによ
り小型なレイアウトができる利点がある。

以上説明してきたが、実施例では、カセットを前と左右
に３つ設けているが、これは左右２つだけであってもよ
く、特に、検査済みのウエハを元のカセットへ戻すよう
に管理することも可能であって、合格／不合格のウエハ
はカセットに収納された位置で管理することができる。
また、不合格のもののみ元に戻してもよい。

実施例で示すウエハハンドリング機構の回転アームは、
一例であって、必ずしもこのような構成に限定されるも
のではなく、回転アームの形式は種々のものに適用でき
る。

［発明の効果］ 以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、第１および第２のアームからなる折畳み回動アーム
が回転テーブルに載置されて回動するので、ウエハを中
心部の回転アームの回転軸の上側で保持し、この状態で
回転させるだけでカセットや表面状態測定部等の他のス
テージの取出あるいは装填に対応させることができ、周
囲に配置するカセット等のステージは、折り畳んだアー
ムの回動半径に対応してその周囲に最小スペースで配置
することができる。

その結果、極めて小型な装置が実現できる。

しかも、２倍角で回動する関節アームを用いているの
で、カセットや表面状態測定部からウエハを取り出すと
きに、回転動作だけで済むので、異物や発塵の発生が極
めて少ない装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したウエハ表面検査装置の一
実施例の平面概要図、第２図は、ハンドリング装置を中
心とする縦断面概要図、第３図は、表面状態測定ユニッ
トのウエハ載置機構を中心とする側面図、第４図は、そ
の中心位置決め機構を説明するためのウエハ載置機構の
平面図である。 １……ウエハハンドリング機構、 ２……吸着チャック孔、２ａ……第１アーム、 ２ｂ……第２アーム、２ｃ……ヒンジシャフト、 ２ｄ……ウエハストッパー、３，４，５……カセット、
６……表面状態測定ユニット、 ７……ウエハ、８，９……回動アーム、 ２６……ウエハ載置機構、２８……回転テーブル、 ３０……ウエハ表面検査装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−228640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−216835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−45023（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−191886（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−44439（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開219826（ＥＰ，Ａ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置の操作前面側に設けられカセットから
   ウエハを取出し又はカセットにウエハを装填する回動ア
   ームを有するウエハハンドリング機構と、前記操作前面
   側からみてこのハンドリング機構を挾んで左右両側およ
   び前記操作前面側のいずれかの側に配置され、前記回動
   アームによりウエハが取出される交換可能な第１のカセ
   ットと、前記左右両側および前記操作前面側のうち残り
   のいずれかの側に配置され、前記回動アームによりウエ
   ハが装填される交換可能な第２のカセットと、前記操作
   前面側に対して前記ウエハハンドリング機構を挾んで後
   ろに配置され、前記回動アームから検査すべきウエハを
   受け、検査が終了したウエハが前記回動アームにより取
   出される表面状態測定部とを備え、前記ウエハハンドリ
   ング機構は、前記回動アームの先端側を第１のカセット
   に対して進退させて前記検査すべきウエハを第１のカセ
   ットから取出し、前記回動アームを回動させて前記表面
   状態測定部に取出した前記ウエハを装填し、前記表面状
   態測定部に対して前記先端側を進退させて前記検査が終
   了したウエハを前記表面状態測定部から取出し、前記回
   動アームを回動させて前記先端側を進退させて第２のカ
   セットへ装填するものであり、前記回動アームは、回転
   テーブルに回動軸が回動可能に支持され回動する第１の
   アームとこの第１のアームの先端側で前記回動軸より上
   側で回動可能に支持された第２のアームとを有し、第２
   のアームの第１のアームに支持されている側と反対側に
   は前記ウエハを吸着保持する保持部が設けられ、第２の
   アームが第１のアームの２倍の回動角で回動し、第２の
   アームが第１のアーム側に折り畳まれたときに取出され
   た前記ウエハの中心が第１のアームの前記回動軸の上側
   になる長さに第２のアームの長さが選択され、前記折り
   畳まれた状態で前記回転テーブルが回動することにより
   前記回動アームが第１のカセット、第２のカセットおよ
   び前記表面状態測定部のいずれか一方に対するウエハの
   前記取出あるいは前記装填の位置からいずれか他方に対
   するウエハの前記取出あるいは前記装填の位置へと移動
   することを特徴とするウエハ表面検査装置。
2. 【請求項２】さらに前記左右両側および前記操作前面側
   のいずれかの残りの側に前記回動アームによりウエハが
   装填される交換可能な第３のカセットが配置され、前記
   表面状態測定部は、前記検査すべきウエハの中心を検査
   位置の中心に位置決めする中心位置決め機構を有し、前
   記ウエハハンドリング機構は、前記回動アームの先端側
   を第１のカセットに対して進退させて前記検査すべきウ
   エハを第１のカセットから取出し、前記回動アームを回
   動させて前記表面状態測定部に取出した前記ウエハを装
   填し、前記表面状態測定部に対して前記先端側を進退さ
   せて前記検査が終了したウエハを前記表面状態測定部か
   ら取出し、前記回動アームを回動させて前記先端側を進
   退させて第２および第３のいずれかのカセットへ装填す
   ることを特徴とことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のウエハ表面検査装置。